计算机系统结构：第五章 流水线处理技术_第1页
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文档简介

1、第五章 流水线处理技术3. 流水线的分类流水线可以从不同的角度进行分类。（1）按功能的多少分类 单功能流水线：只能实现一种固定的专门功能的流水 线，如CRAY-1。 多功能流水线：通过各流水段的不同的连接，可以同 时或不同时地实现多种功能的流水线， 如TI-ASC。图示 5.2 流水工作方式输入减阶对阶移位相加规格化相乘累加输出21345678输入减阶对阶移位相加规格化输出123458（a）流水线的功能段 （b）浮点加、减法运算时的连接 （c）定点乘法运算时的连接美国TI-ASC的多功能运算流水线输入相乘累加输出1678 动态流水线：在同一时间内允许按多种不同运算的连接方式 工作。因此动态流水

2、线必是多功能流水线，而 单功能流水线必是静态的。动画演示 静、动态流水线时空图对比(Dynamic pipelining) 静态流水线：在同一时间内只能按一种运算的连接方 式工作。它可以是单功能流水线，也可以 是多功能流水线。动画演示(Static pipelining)（2）按工作方式分类静 态 流 水 线考虑下述静态流水线，共有8段。按不同连接方式可完成两种功能。12345678加 减 法乘 法假设来了一个乘法任务，能否立即进入流水线？假设流水线现在正在进行加法操作。不能！必须等流水线排空后，方可入内。7/13/2022动 态 流 水 线考虑下述动态流水线，共有8段。按不同连接方式可完成两

3、种功能。12345678加 减 法乘 法假设来了一个乘法任务，能否立即进入流水线？假设流水线现在正在进行加法操作。可以！7/13/2022 静、动态流水线时空图假设该流水线要先做几个浮点加法，再做一批定点乘法。时间空间（段）静态流水线一二三四一二三一二一浮 加定 乘87654321时间空间（段）动态流水线876543211212121212123nn-1n3n-1n3n-1n3n-1n3n-1n3n-1四五六七三二一三二一三二一三二一四五六四五四1212121212123nn-1n3n-1n3n-1n3n-1n3n-1n3n-1虽然这时流水线还在进行浮加运算，但定乘运算任务已可以进入流水线。因为会在第8段发生冲突。等流水线排空后才能开始定乘运算。问：为什么不能从这里就开始定乘？特点：静态流水线仅当指令都是同一类型时才能连续不断地 执行。当多功能流水线时，则从一种功能方式变为另 一种功能方式时，必须先排空流水线，然后另一种功 能设置初始条件后方可使用。因此静态流水线的功能不 能频繁地变换，否则将影响它的效率。结论：静

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